RFID-System garantiert zentimetergenaue Kranbewegung Sensible Gewichtheber

Autor / Redakteur: Matthias Schick / Dipl. -Ing. Ines Stotz

Wenn im Hüttenwerk Krupp Mannesmann in Duisburg der flüssige Rohstahl nicht dorthin fließt, wo er hin soll, ist der Schaden groß. Um dies zuverlässig zu vermeiden, verifiziert HKM die Wegerfassung eines Transportkrans mit einer RFID-Hochtemperaturlösung von Turck.

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HKM (Hüttenwerke Krupp Mannesmann) produziert in Duisburg die in der Stahlverarbeitung verwendeten Vorprodukte – so genannte Brammen oder Knüppel
HKM (Hüttenwerke Krupp Mannesmann) produziert in Duisburg die in der Stahlverarbeitung verwendeten Vorprodukte – so genannte Brammen oder Knüppel
( Archiv: Vogel Business Media )

Heiß geht es her bei den Hüttenwerken Krupp Mannesmann (HKM) in Duisburg. Als einer der führenden Stahlhersteller in Europa liefert das Unternehmen an seine Gesellschafter wie Thyssen Krupp Steel die in der Stahlverarbeitung verwendeten Vorprodukte – so genannte Brammen oder Knüppel (Rundstranggüsse). Um diese herzustellen, muss laufend glühend heißes, geschmolzenes Metall transportiert, gemischt und verarbeitet werden. Der für die Stahlproduktion benötigte Rohstoff wird dazu in robusten Stahlkübeln — den Roheisenpfannen — durch die riesigen Lager- und Produktionshallen transportiert. Je nach Pfanne müssen dabei zwischen 90 und 425 Tonnen bewegt werden – eine Aufgabe, die nur von großen Kranen bewältigt werden kann.

Rund 50 Großkrane ziehen bei HKM hoch über den Hallenböden ihre Bahnen (Archiv: Vogel Business Media)

Insgesamt setzen die HKM rund 50 Großkrane ein, allein für den Transport von Flüssigmaterial ziehen hoch über den Hallenböden zehn riesige Pfannentransportkrane ihre Bahnen. Wenn hier, unter den rauen und staubigen Bedingungen an der Schwelle zur Stahlentstehung, etwas sprichwörtlich schief läuft, ist im besten Fall nur der Zeitverlust groß – im schlechtesten Fall auch der durch das heiße Flüssigmaterial oder die massigen Roheisenpfannen entstandene Schaden und die damit verbundenen Kosten.

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Seit rund einem Jahr verlassen sich die Stahlproduzenten der HKM daher auf Hochtemperaturlösungen von Turck. Mit dem RFID-System BL ident und Spezialsensoren mit erweitertem Temperaturbereich bis 100°C lassen sich die heißen Pfannen innerhalb der Werkshallen zentimetergenau bewegen und verfolgen, sodass kostspielige Fehler beim Transport oder beim Umfüllen des Rohstoffes ausgeschlossen werden. „Nach dem Motto ‚einbauen und vergessen’ waren die Turck-Produkte problemlos zu montieren, ließen sich wunderbar in die vorhandene S7-Steuerung integrieren und laufen seitdem fehlerfrei“, sagt Wilhelm Leurs, bei HKM Techniker in der Instandhaltung Krane.

Drehgeber anfällig für Schlupf

Zur genauen Visualisierung werden die Drehgebersignale mit den RFID-Signalen an den Referenzpositionen abgeglichen (Archiv: Vogel Business Media)

Turcks RFID-Lösung BL ident erfüllt eine wichtige Kontrollfunktion am Kran BS6L, der die entleerten Pfannen schließlich zur Aufbereitungsstelle bringt, wo sie gereinigt und gegebenenfalls erneut erhitzt werden, um anschließend wieder flüssiges Rohmaterial aufnehmen zu können. Rund 16 Meter über dem Boden in einer kleinen Kanzel sitzend, steuert der Kranführer sein Arbeitsgerät mit Hilfe seines Monitors. Einweiser am Boden gibt es nicht mehr, die Bewegungen und Positionen des Kranes werden visualisiert und am Monitor dargestellt. Die Visualisierung dient dem Kranfahrer als Positionierhilfe beim Aufnehmen und Absetzen der Lasten, was dem System eine hohe Genauigkeit abverlangt.

Ein in der Nähe eines Kran-Laufrades montierter RFID-Schreiblesekopf erfasst die Signale der Datenträger auf der Fahrschiene (Archiv: Vogel Business Media)

Um den Kran kontrolliert über die rund 400 Meter lange Strecke zwischen Aufnahme- und Aufbereitungsstelle zu bewegen, ist an einem Laufrad ein Drehgeber installiert, der die Bewegungen des Krans erfasst und an die übergeordnete Steuerung weiterleitet. Ein nicht völlig fehlerfreies Prinzip, denn die Drehwegsensoren erkennen die Position des Krans nur über die tatsächliche Drehung seiner riesigen Laufräder. Und da die Stahlräder des Krans auf Stahlschienen laufen, ist ein gewisser Schlupf nicht ausgeschlossen – eine Ungenauigkeit, die Drehwegsensoren nicht kompensieren können.

Kalibrieren mittels RFID

Referenzpunkte: Die Turck-Hochtemperatur-Datenträger sind an bestimmten Positionen des Kranfahrwegs fest montiert (Archiv: Vogel Business Media)
Über die RFID-Module des Turck-I/O-Systems BL67 gelangen die Signale der Schreibleseköpfe an die Steuerung (Archiv: Vogel Business Media)

Spätestens an den Absetz- oder Aufnahmestellen können die fehlenden Zentimeter zu schweren Fehlern führen, machen sie es doch dem von der Visualisierung auf seinem Monitor abhängigen Kranführer unmöglich, die Pfannen gezielt aufzunehmen oder abzusetzen. Hier setzt das RFID-System BL ident ein: Ein in der Nähe eines Kran-Laufrades montierter Q80-Schreiblesekopf erfasst die Signale der an bestimmten Punkten der Fahrschiene montierten Transponder und ermöglicht so in der übergeordneten Steuerung die millimetergenaue Standort-Abstimmung mit den Drehwegsensoren – Schlupf hin oder her. Anhand der bekannten Positionen der Datenträger kann die Steuerung das Signal der Drehgeber kalibrieren und so den Einfluss eines eventuellen Schlupfs sicher ausschließen. Die Datenträger sind speziell für den Einsatz in Hochtemperaturumgebungen bis 210°C konzipiert.

So haben die HKM mit wenig Montage- und Instandhaltungsaufwand ein Kontrollsystem realisiert, mit dem die Signale des Drehgebers stets überprüft und gegebenenfalls in der Steuerung aktualisiert werden können. Damit verhindert das BL ident-System von Turck nicht nur schwere Unfälle, sondern ermöglicht überhaupt erst ein effizientes Supply-Chain-Management: „Im Sinne der lückenlosen Materialverfolgung ist es für uns schließlich wichtig, genau zu wissen, wo der Kran seine Last wieder abgesetzt hat, damit wir darüber feststellen können, wo sich jede einzelne der nummerierten Pfannen befindet“, erklärt Leurs den Nutzen der RFID-Überwachung.

Das System arbeitet so zuverlässig, dass HKM in naher Zukunft alle Großkrane, mit denen die Roh- und Endprodukte transportiert werden, mit der BL ident-Lösung von Turck ausstatten will – immerhin 30 riesige Krane, die den sicheren Materialtransport innerhalb der Stahlproduktion in Duisburg garantieren. „Auch wenn wir den Komfort des BL ident-Systems gar nicht vollständig nutzen, ist diese Lösung für unsere Kontrollzwecke unschlagbar“, fasst Leurs zusammen.

Matthias Schick, Vertriebsspezialist, Turck

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